Pengiraan California Bearing Ratio (CBR) untuk Jalan

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM

CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)

Disusun untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Laboratorium Desain Perkerasan Jalan yang diampu oleh:

Untoro Nugroho, S.T., M.T.

Farhan Sholahudin, S.ST., M.T.

ROMBEL 1 Disusun Oleh :

Tripani Yulistia; 5111421054

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2024

(2)

CALIFORNIA BEARING RATIO

A. Maksud dan Tujuan

Untuk mendapatkan nilai CBR (California Bearing Ratio) tanah pada kondisi kadar air optimum atau pada rentang kadar air tertentu dari uji pemadatan.

Nilai CBR ini merupakan metode dalam evaluasi kualitas dan kekuatan dari lapisan subgrade, subbase, dan base soils pada perkerasan jalan berdasarkan uji laboratorium.

B. Alat dan Bahan 1. Alat

a. Cetakan

b. Keping pemisah c. Penumbuk

d. Peralatan pengukur pengembangan e. Arloji ukur

f. Keping beban g. Piston penetrasi h. Peralatan pembebanan i. Bak perendam

j. Oven pengering k. Cawan kadar air

l. Peralatan pembantu (bak pencampur, sendok pengaduk, pisau pemotong, alat perata, kertas filter, dan timbangan)

(3)

Gambar 1.1 Cetakan, penumbuk, dan keping beban

Gambar 1.2 Stopwatch, cawan, dan bak perendam

Gambar 1.3 Oven, alat penetrasi CBR, dan timbangan

Gambar 1.4 Piston penetrasi, peralatan pengukur pengembangan, dan kertas filter

(4)

Gambar 1.5 Peralatan uji CBR

2. Bahan

a) Sampel tanah

Gambar 1.6 Sampel tanah

C. Teori dan Rumus yang Digunakan

Nilai CBR adalah perbandingan antara kekuatan sampel tanah (dengan kepadatan tertentu dan kadar air tertentu) terhadap kekuatan batu pecah

bergradasi rapat sebagai standar material dengan nilai CBR = 100. Perbandingan dilakukan dengan batu pecah di California karena kekuatannya yang paling tinggi. Kekuatan tanah yang dimaksud adalah gaya perlawanan tanah yang diperlukan untuk menahan penetrasi konstan dari suatu piston. Untuk mencari

(5)

nilai CBR dipakai rumus:

𝐶𝐵𝑅 = 𝑡𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑖𝑡 𝑙𝑜𝑎𝑑 (𝑝𝑠𝑖)

𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟𝑑 𝑢𝑛𝑖𝑡 𝑙𝑜𝑎𝑑 (𝑝𝑠𝑖)× 100%

Dengan Standard Unit Load pada harga-harga penetrasi:

Penetrasi Standard Unit Load

0,1” 1000 psi

0,2” 1500 psi

0,3” 1900 psi

0,4” 2300 psi

0,5” 2600 psi

Beban (load) didapat dari hasil pembacaan dial penetrasi yang kemudian dikorelasikan dengan grafik Calibration Prooving Ring.

Test Unit Load (psi) = tegangan (σ) 𝜎 =𝑃

𝐴 =𝑀(𝐿𝑅𝐶) 𝐴 dengan: A = luas piston

P = M . LRC M = dial reading LRC = faktor kalibrasi

Aplikasinya pada pembangunan jalan dan perkerasan jalan yang meliputi pemasangan lapisan-lapisan tanah di atas dasar sehingga dasar tanah dapat memikul beban lalu lintas dan berat perkerasan sendiri. Tebalnya perkerasan jalan dipengaruhi oleh kelakuan tanah dasar, kekuatan bahan perkerasan, muatan diatasnya, dan intensitas lalu lintas. Secara umum, untuk menentukan tebal perkerasan, biasanya kekuatan tanah dinyatakan dalam nilai CBR. Pada perencanaan jalan baru, tebal perkerasan biasanya ditentukan dari nilai CBR tanah dasar yang dipadatkan. Desain CBR memperhitungkan dua faktor, yaitu kadar air tanah dan berat isi kering, dan kadar air setelah perkerasan selesai dibuat (swelling).

(6)

Gambar 1.7 Lapisan tanah

D. Prosedur Pelaksanaan Percobaan

1. Ambil contoh tanah kering seperti yang digunakan pada percobaan pemadatan, sebanyak 3 contoh dengan berat masing-masing 5 kg

2. Campur bahan tersebut dengan air sampai kepadatan air optimum. Untuk mencapai kadar air optimum tersebut diperlukan penambahan air dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Penambahan air: 5000 x 1 −^100+A

100+B

Dimana:

A = kadar air asli (%)

B = kadar air optimum (%) (dari data kompaksi) 5 000 = jumlah contoh (gr)

Gambar 1.8 Pencampuran bahan dengan air

3. Masukkan contoh tersebut ke dalam kantong plastik dan tutup dengan rapat agar tidak terjadi penguapan. Diamkan selama 24 jam.

4. Pasang CBR mould pada alas dan timbang. Masukkan keeping pemisah (spacer dish). Lalu letakkan kertas saring di atasnya.

(7)

Gambar 1.8 CBR mould

5. Padatkan masing-masing contoh tersebut dalam CBR mould dengan jumlah tumbukan 10, 35, 65 dengan jumlah lapisan dan berat pemadat sesuai dengan penggunaan pemadatan ringan (standart compaction). Bila contoh tersebut akan direndam, periksa kadar airnya sebelum dipadatkan.

Bila contoh tersebut tidak di rendam, maka pemeriksaan kadar air dilakukan setelah benda uji dikeluarkan dari cetakan.

Gambar 1.9 Penumbukan tanah

6. Lepaskan collar lalu ratakan permukaan contoh dengan alat perata.

Tambal lubang-lubang yang mungkin terjadi karena lepasnya butir- butir kasar dengan bahan yang lebih halus.

7. Keluarkan piring pemisah (spacer dish) dan kertas saring, baliklah dan pasang kembali mould yang berisi contoh pada alas, kemudian timbang.

Gambar 1.10 Proses penimbangan

(8)

8. Untuk pemeriksaan CBR langsung, contoh ini tetap siap diperiksa. Bila dikehendaki CBR yang direndam (soaked CBR) harus dilakukan langkah- lanhkah sebagai berikut:

• Pasang kertas saring dikedua permukaan contoh dalam mould, lalu pasang kembali alasnya dengan posisi mould terbalik.

• Letakkan keeping beban di atasnya, seberat 10 lbs (sebagai beban pengganti yang akan dilimpahkan pada tanah nantinya).

• Rendam mould tersebut dalam air, sehingga air tersebut dapat meresap dari atas maupun dari bawah. Pasang alat pengukur pengembang, catat pembacaan pertama, kemudian pembacaan dilakukan setiap 1x 24 jam, selama 4 x 24 jam.

• Permukaan air selama perendaman harus tetap (kira-kira 2,5 cm) di atas permukaan contoh. Bila contoh sudah tidak mengalami pengembangan sebelum 2 x 24 jam, proses perendaman dihentikan. Catat pembacaan pada akhir perendaman.

• Angkat mould dari dalam air, buang genangan air yang ada di atasnya.

Angkat alat pengukur pengembang dan keeping, kemudian mould beserta isinya ditimbang kembali. Atur piston penetrasi supaya menyentuh permukaan benda uji, kemudian letakkan penetrasi sampai arloji beban menunjukkan beban permukaan sebesar 4,5 kg atau 10 lbs. Pembebanan permukaan ini diperlukan untuk menjamin bidang sentuh yang sempurna antara torak dengan permukaan benda uji. Kemudian arloji penunjuk beban dan arloji pengukur penetrasi dinolkan.

Gambar 1.11 Proses penetrasi CBR

(9)

9. Berikan pembebanan yang teratur sehingga kecepatan penetrasi mendekati kecepatan 1.27 mm/menit atau 0.05"/ menit.

10. Catat beban maksimum dan penetrasi bila pembebanan meksimum terjadi sebelum penetrasi 0.05"

11. Keluarkan benda uji dari tekanan dan tentukan kadar air dari seluruh lapisan. Benda uji untuk pemeriksaan kadar air sekurang- kurangnya 100 gram untuk tanah berbutir halus, sedangkan untuk tanah berbutir kasar sekurang-kurangnya 500 gr.

E. Hasil Perhitungan dan Analisis a) KADAR AIR

DATA HASIL LABORATORIUM Sampel I

W1 = 8,80 gram W2 = 41,60 gram W3 = 33,80 gram Keterangan :

W1 = Berat Container

W2 = Berat Container + Tanah Basah W3 = Berat Container + Tanah Kering

• Menghitung Berat Air (Ww) Ww = W2-W3

= 41,60 -33,80

= 7,80 gram

• Menghitung Tanah Kering (Ws) Ws = W3 - W1

= 33,8 - 8,8 = 25 gram

• Menghitung Kadar Air (w) W = ^𝑊𝑤

𝑊𝑠 × 100%

(10)

= ^7,80

25 × 100%

= 31,20 % Keterangan:

Ww = Berat Air

Ws = Berat Tanah Kering

Sampel II

W1 = 8,80 gram W2 = 53,90 gram W3 = 47,20 gram

• Menghitung Berat Air (Ww) Ww = W2 - W3

= 53,90 - 47,20

= 6,70 gram

• Menghitung Tanah Kering (Ws) Ws = W3 - W1

= 47,20 - 8,80 = 38,40 gram

• Menghitung Kadar Air (w) W = ^𝑊𝑤

𝑊𝑠 × 100%

= ^6,7

38,4 × 100%

= 17,45 %

(11)

Jadi, kadar air rata-ratanya:

W = ^𝑊1+𝑊2

2

= 31,20+17,45 2

= 24,32 % Keterangan:

W = Berat air W1 = Berat container

W2 = Berat Container + Tanah Basah W3 = Berat Container + Tanah Kering b) BERAT ISI

W1 = 7565,00 gram W2 = 10485,00 gram Keterangan :

W1 = Berat Mould

W2 = Berat Tanah Basah + Mould Tanah Basah (W3) = W2 - W1

= 10485,00 7565,00

= 2920,00 gram Diameter Mould (d) = 15,20 cm Tinggi Mould = 16,50 cm Volume Cetakan = πx (1⁄2 xd)2xt

= 3,14 x (1⁄2 x 15,20)² × 16,50

= 2992,55 cm³

(12)

Berat Isi Basah (gwet) = ^Wwet

Vmould

= ²⁹²⁰

2992,55

= 0,98 gram/cm³ Berat Isi Kering (gdry) = ^gwet

(1 + W)

= ^0.98

1 +(24,32/100)

= 0,78 gram/cm³ c) PENETRASI

Penurunan = 0,013 inchi Pembacaan Dial = 4 Div

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 4

= 22,80 Penurunan = 0,025 inchi Pembacaan Dial = 5 Div

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 X 5 10

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 10

= 57,00

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 15

= 85,50

(13)

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 20

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 25

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 31

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 45

Beban = 5,70 x Div

= 5,70 x 61

Beban = 5,70 x Div

(14)

= 5,70 x 75

= 427,50 d) PERHITUNGAN CBR

Penurunan = 0,1 Inchi

Beban = -121,24x2+887,89x + 10,859

= -121,24(0,1)2+887,89(0,1) + 10,859

= 98,44

CBR = (98,44/3000)*100

= 3,28%

Penurunan = 0,2 Inchi

Beban = -121,24x2 +887,89x + 10,859

= -121,24(0,2)2+887,89(0,2) + 10,859

= 183,59

CBR = (183,59/4500)*100

= 4,08 % e) Tabel Perhitungan

Kadar air

No. Container A B

Berat tanah basah + container (W2) gram 41,60 53,90 Berat tanah kering + container (W3) gram 33,80 47,20

Berat air (Ww= W2-W3) gram 7,80 6,70

Berat container (W1) gram 8,80 8,80

Berat tanah kering (Ws) gram 25,00 38,40

Kadar air % 31,20 17,45

Kadar air rata-rata % 24,32

Berat isi

Berat cetakan (W1) gram 7565,00

Berat tanah basah + cetakan (W2) gram 10485,00

Berat tanah basah (W3) gram 2920,00

Volume cetakan cm³ 2992,55

Berat isi basah gram/cm³ 0,98

Berat isi kering (Ws) gram/cm³ 0,79

(15)

Penetrasi

Proving ring Calibration 28 KN cap, Ibs/Dev = 5,7 Penurunan (inch)

Pembacaan Dial per (Div)

Beban (Ibs)

0,013 4 22,80

0,025 5 28,50

0,050 10 57,00

0,075 15 85,50

0,100 20 114,00

0,150 25 142,50

0,200 31 176,70

0,300 45 256,50

0,400 61 347,70

0,500 75 427,50

f) Grafik Perhitungan

Gambar 1.10 Grafik Uji CBR Perhitungan CBR

Penurunan, x (inch) Beban -121,24x2 887,89x + 10,859 CBR (%)

0,1 98,44 3,28

0,2 183,59 4,08

NILAI CBR 30 kali tumbukan = 4,08 %

Untuk penurunan 1 inch, CBR = Beban/ (3x1000) Untuk penurunan 2 inch, CBR = Beban/ (3x1500)

(16)

F. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pemeriksaan tersebut, diketahui bahwa nilai CBR mengalami kenaikan dan didapat hasil:

Nilai CBR penetrasi 0,1 inch = 3,28%

Nilai CBR penetrasi 0,2 inch = 4,08%

Rata-rata kadar air = 24,32%

Jadi, pada CBR dengan nilai 24,32% masuk dalam kategori good yang digunakan untuk base of sub-base.

G. Rekomendasi

Secara umum, semakin tinggi nilai CBR, semakin baik kemampuan tanah dalam mendukung beban. Tanah dengan CBR di bawah 5% umumnya dianggap lemah dan memerlukan perkuatan. Tanah dengan CBR antara 5% hingga 10% biasanya dianggap cukup baik untuk struktur ringan seperti jalan setapak atau parkir.

Sementara tanah dengan CBR di atas 10% cocok untuk konstruksi jalan raya atau landasan pacu pesawat terbang.

Berdasarkan hasil yang telah didapatkan di lapangan nilai CBR masuk dalam kualitas yang baik dan dapat digunakan untuk base/ subbase karena berada direntang 20-50 yaitu 24,32% dan karena di atas 10% maka tanah cocok untuk konstruksi jalan raya/ landasan pacu pesawat terbang.

Untuk mendapatkan nilai CBR yang lebih tinggi harus dipilih tanah dengan tingkat kepadatan yang tinggi pula. Selain itu, kadar air pada tanah tidak boleh

(17)

terlalu tinggi dan terlalu rendah serta tanah yang dipilih perlu memiliki kandungan kerikil agar memberikan struktur yang lebih kuat.

H. Saran

a. Karena praktikum CBR menggunakan ketelitian yang tinggi, diharap para praktikan agar berkontribusi penuh agar diperoleh hasil yang mendekati nilai kebenaran.

b. Sebaiknya asisten selalu mendampingi praktikan untuk meminimalisir kesalahan yang dibuat oleh praktikan.